Proposta de Adaptação das Metodologias – Reset

Analisando os resultados dos estudos dos dados de medição da SE Rurópolis, verificou-se que, após a interseção das curvas de 𝑍_𝑐 e de 𝑍_𝑡ℎ, as amostras calculadas posteriormente carregam uma forte influência dos dados de medição durante a instabilidade de tensão.

Esse problema ocorre porque as equações são recursivas, e cada 𝑍_𝑡ℎ calculada carrega informações das 𝑍_𝑡ℎ calculadas nos instantes anteriores. As medições logo após uma ocorrência no SEP não são adequadas para o cálculo do equivalente da rede, pois fornecem valores muito alterados, uma vez que o sistema não está operando adequadamente.

Diante desse problema, propõe-se que seja feito um reset no cálculo do equivalente, logo após a interseção entre as curvas das impedâncias. Assim, garante-se que o cálculo da 𝑍𝑡ℎ ponderada comece novamente, eliminando o histórico de medições com valores muito alterados.

Com a aplicação do reset, é importante utilizar uma janela de aceleração, pois é, de fato, um recomeço nos cálculos. A utilização de uma janela de dados menor pode favorecer a convergência mais rápida para valores esperados, mesmo que esses valores sejam pouco amortecidos. A quantidade de amostras com aceleração deve ser definida em função da taxa de amostragem dos dados de medição utilizados. Deve-se escolher um valor proporcional ao tempo necessário para a impedância ponderada convergir para valores próximos ao esperado. Para aplicações em tempo real não é possível calcular a 𝑍𝑡ℎ analítica do sistema, mas o valor de 𝑍𝑡ℎ é praticamente constante, em condição normal de operação. Assim, é possível saber qual o valor esperado para 𝑍𝑡ℎ.

Mesmo com a utilização do reset e da nova janela de aceleração, os valores da 𝑍_𝑡ℎ ponderada podem demorar a se aproximarem do valor esperado. Isso porque as medições de algumas grandezas do sistema ainda podem apresentar alguma alteração devido à ocorrência sofrida. Essas alterações podem gerar falsos alarmes de proximidade do ponto de operação à MST. Também deve-se considerar que em tempo real as análises devem ser dinâmicas, principalmente quando o sistema não está operando em condição normal. Para melhorar os resultados e garantir maior agilidade nas análises sugere-se alterar, para os cálculos realizados dentro da janela de aceleração, os valores dos fatores de ponderação, de forma a dar maior peso para a medição atual.

Capítulo 6 – Proposta de Adaptação das Metodologias para Aplicação em Tempo Real

71 Baseando-se nas análises apresentadas nos Capítulos 4 e 5, os fatores de ponderação devem ser alterados da seguinte maneira:

 Metodologia 2: O valor de 𝑀₂ pode ser mantido entre 1 e 2.

 Metodologia 3: O valor de 𝑀₃ deve ser elevado, pois dessa forma garante-se que o peso da última impedância será mais influente que as dos instante anteriores. Podem ser utilizados valores em torno de 90, quando a curva de tendência apresentada na Figura 4-8 já não apresenta grandes variações para o aumento de 𝑀₃. Aqui é importante destacar que a utilização de valores muito elevados não garante melhores resultados e que há um limite máximo para o valor de 𝑀3 devido à capacidade de cálculo do MATLAB®_{. Isso porque a função exponencial} tende a infinito com o aumento do expoente.

 Metodologia 4: O valor de 𝑀4 deve ser baixo, podendo-se até utilizar 𝑀4 igual a 1, pois assim serão consideradas apenas as amostras atuais e, nesse caso, o resultado será igual ao dos mínimos quadrados puros, sem ponderação.

Após a janela de aceleração, os parâmetros devem assumir os valores escolhidos antes da ocorrência. Esses valores são selecionados de acordo com as características do sistema elétrico analisado, da taxa de amostragem dos dados de medições e a proposta de ajuste apresentada no Capítulo 5.

A Figura 6-3 apresenta os resultados da aplicação das metodologias antes e depois da utilização do reset, para os dados de medições da SE Rurópolis. Os parâmetros utilizados inicialmente são os mesmos do item 6.4. Para o reset utilizou-se janela de aceleração, 𝑗𝑎, igual a 2, 50 amostras com aceleração, e 𝑀₂, 𝑀₃ e 𝑀₄ iguais a 1.

Analisando a Figura 6-3, nota-se que a aplicação do reset, após a interseção das curvas de 𝑍_𝑐 e de 𝑍_𝑡ℎ, atinge o objetivo proposto de forma satisfatória. Como os dados de medição são discretos, na maioria dos casos não é possível identificar o ponto exato em que ocorre a interseção. Pode-se identificar um ponto antes e um ponto depois desta.

72 Por esse motivo o reset deve ser aplicado no segundo ponto pós a interseção, evitando que se percam informações importantes sobre o comportamento do sistema.

Em alguns casos, mesmo após um primeiro reset, há mais interseções entre as impedâncias. Portanto, faz-se necessário o reset todas as vezes que ocorrer uma interseção.

6.5. Considerações Finais

Os resultados dos estudos apresentados neste capítulo são muito relevantes no contexto do monitoramento da segurança dos sistemas elétricos. A oportunidade de utilizar dados de medições reais, coletadas em um barramento do SIN sob condições normais e em situação crítica de estabilidade de tensão, possibilitou compreender várias questões: a consistência das metodogias, quando aplicadas na avaliação das margens de estabilidade; a necessidade de se efetuar um reset nas mesmas, após a ocorrência de situação de instabilidade; a consistência da proposta de ajuste de parâmetros apresentada no Capítulo 4 deste trabalho.

A natureza recursiva das metodologias de cálculo de equivalentes, vital para determinar 𝑍_𝑡ℎ de forma consistente para o monitoramento do SEP durante a operação normal, mostrou-se inadequada para a condição posterior à situação de instabilidade. Esta questão foi tratada com a aplicação de um reset após a interseção das curvas das impedâncias da carga e de Thèvenin.

Quanto à utilização dos resultados das análises apresentadas no Capítulo 4, nos estudos da SE Rurópolis, foram propostos ajustes dos parâmetros. O objetivo foi garantir que o resultado das metodologias fosse condizente com o comportamento do sistema elétrico e produzisse uma resposta em tempo hábil, viável para a realidade de operação em tempo real. As análises destacaram a Metodologia 3, que apresentou bons resultados para um maior número de valores de parâmetros diferentes. Pode-se concluir que essa metodologia é a mais ampla no sentido de permitir o ajuste de parâmetros, e de responder a esse ajuste de forma mais satisfatória.

Do exposto neste capítulo, fica evidenciada a importância de se utilizarem dados de medições reais para validação de metodologias de análise de estabilidade de tensão. Muitos cenários que ocorrem na operação em tempo real SEP nem sempre são observados em casos simulados em programas de fluxo de potência.